<Desc/Clms Page number 1>
ÖSTERREICHISCHES PATENTAMT Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung elektrischer Widerstände
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellungvon elektrischen Schichtwiderständen unter Überprüfung der Widerstandsschichtauf allfällige Unregelmässigkeiten.
Zur Herstellung von elektrischen Schichtwiderständen ist es üblich, eine Widerstandsschicht. z. B. aus Kohlenstoff, auf einen zylindrischen Tragkörper aus Isoliermaterial aufzubringen. In die Widerstandsschicht wird sodann von einem Ende des Tragkörpers zum andern hin eine wendelförmige Rille eingeschliffen. Beim Einschleifen dieser Rille wird der jeweilige Wert des Widerstandes fortlaufend gemessen, und sobald der Widerstand den gewünschten Wert erreicht hat, wird der Vorgang des Rilleneinschleifens beendet. Dieser übliche Arbeitsvorgang der Rillenbildung in der Widerstandsschicht zwecks Erzielung des gewünschten Widerstandswertes (Kalibrierung des Widerstandes) schliesst aber keine Massnahmen zur Feststellung von Unregelmässigkeiten der Schicht während der Rillenbildung ein.
Deshalb können nach den üblichen Verfahren hergestellte Widerstände ungleichmässige Schichten oder schadhafte Tragkörper aufweisen, ohne dass diese Mängel bei der Widerstandsherstellung festgestellt werden. In Widerständen mit solchen Mängeln können örtliche Überhitzungen auftreten, die gegebenenfalls zum Durchbrennen der Widerstandsschicht führen können.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermög- lichen, Schichtwiderstände unter fortlaufender Überprüfung der Kohlenstoffschicht aufUnregelmässigkei- ten herzustellen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung elektrischer Widerstände durch Ausbildung eines Widerstandsweges auf einem isolierenden Träger ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass zur Prü-
EMI1.1
EMI1.2
EMI1.3
EMI1.4
dl desWenn der genannte Differentialquotient bzw. bei konstanter Herstellungsgeschwindigkeit die erwähn- te Änderungsgeschwindigkeit des Widerstandswertes bei vorauszusetzender Konstanz sonstiger Einflussgrössen, wie Temperatur, konstant ist, so deutet dies auf einen gleichmässigen bzw. linearen Anstieg des Gesamtwiderstandes längs des Widerstandsweges bzw. auf eine gleichmässige Beschaffenheit der Widerstandsschicht hin.
Ist anderseits der Differentialquotient bzw. der Messwert der Änderungsgeschwindigkeit nicht konstant, obwohl alle sonstigen Einflussgrössen konstant gehalten werden, so ist die Widerstands- schicht ungleichmässig und der betreffende Widerstand soll deshalb, vorzugsweise automatisch, als schad haft ausgestossen werden.
Ein bevorzugtes erfindungsgemässes Verfahren zur Ermittlung von Unregelmässigkeiten der Wider-
<Desc/Clms Page number 2>
standsschicht besteht darin, dass während des Einarbeitens einer wendelförmigen Rille konstanter Stei- gung in die Widerstandsschicht, bei dem ein definierter Wlderstandsweg gebildet wird, mit Hilfe eines differenzierenden Netzwerkes die Änderung des Widerstandes je Längeneinheit des fortlaufend gebildeten
Widerstandsweges gemessen wird. Ein differenzierendes Netzwerk trennt elektrische Impulse je nach ihrer
Wellenform und besteht im einfachsten Fall aus einem Vierpol, der in einem Längszweig einen Konden- sator und in einem Querzweig einen Widerstand enthält.
EineVorrichtung gemäss der Erfindung umfasst in bekannter Weise Mittel zum Einspannen und Drehen des Schichtwiderstandes und Mittel zur Einarbeitung einer wendelförmigen Rille konstanter Steigung in die Widerstandsschicht während der Drehung des Widerstandes, wodurch ein Widerstandsweg mit vorgege- benem Widerstandswert hergestellt wird. Während dieser fortschreitenden Rillenbildung wird erfindungs- gemäss durch ein elektrisch an den Widerstand angeschaltetes differenzierendes Netzwerk die Änderung des Widerstandswertes je Längeneinheit des Widerstandsweges gemessen. Wenn diese Änderung im wesent- lichen konstant ist, so liefert das differenzierende Netzwerk kein Ausgangssignal.
Ist anderseits diese Än- derung nicht konstant, so tritt am differenzierenden Netzwerk ein Ausgangssignal auf, das anzeigt, dass die Kohlenstoffschicht, in welche gerade eine Rille eingeschliffen wird, Unregelmässigkeiten aufweist.
Dieses Ausgangssignal wird zur Steuerung einer Ausstosseinrichtung ausgenutzt, durch welche der fehler- hafte Widerstand ausgestossen wird.
Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel genauer erläutert werden. Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispieles einer Vorrichtung gemäss der Erfindung ; Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1 ; Fig. 3 stellt einen Schicht- widerstand mit eingearbeiteter Rille dar ; Fig. 4 ist schliesslich ein Diagramm, welches die Änderung des
Widerstandswertes in Abhängigkeit vom Widerstandsweg bei einem mittels einer wendelförmigen Rille auf einen vorgegebenen Sollwert gebrachten Widerstand angibt.
In allen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In den Fig. 1 und 3 erkennt man einen Widerstands-Rohling bzw. fertigen Widerstand 11 mit ei- nem zylindrischen Tragkörper aus Isoliermaterial, z. B. Keramik od. dgl., auf den eine Schicht aus Widerstandsmaterial mit gewünschten Widerstandseigenschaften niedergeschlagen worden ist. Es kann sich hiebei um eine am Tragkörper nach üblichen Niederschlagsmethoden hergestellte Kohlenstoffschicht handeln ; beispielsweise kann der Tragkörper zu diesem Zweck in einer geregelten Atmosphäre von Methan und Sauerstoff erhitzt werden.
Da die bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung im wesentlichen symmetrisch aufgebaut ist, braucht nur die linke Hälfte von Fig. 1 im Detail beschrieben zu werden. Der WiderstandsRohling 11 wird von einem Spannfutter 12 festgehalten, das fest mit einem Ende einer Antriebswelle 13' verbunden ist, deren anderes Ende mit einem Universalgelenk 14 in Verbindung steht. An das Universalgelenk 14 ist eine Teleskopwelle 15 angeschlossen, die eine Querbewegung ausführen kann und ihrerseits mit einem zweiten Universalgelenk 16 in Verbindung steht. Mit diesem Gelenk 16 ist eine zweite Antriebswelle 17 verbunden, die von einem Motor 18 angetrieben wird.
Der motorische Antrieb betätigt ferner nicht dargestellte in Führungen verschiebbare Steuerorgane, welche bewirken, dass der Arm 19 sich längseinergenuteten Führungsstange 21 nach links oder rechts bewegt, um eine Relativbewegung des Widerstands-Rohlings 11 in bezug auf die feste Lage der Schleifscheibe 22 zu erreichen.
Wie dieFig. lund2 zeigen, ist die Antriebswelle 13 mittels des Armes 19 nicht nur axial verschiebbar, sondern auch ausschwenkbar ; der Arm 19 ist nämlich seinerseits um die Achse der genuteten Frührungsstange 21 schwenkbar, indem diese Stange durch zwei am Maschinenrahmen 24 befestigte Lager 23 schwenkbar gehaltert ist. Die beiden Arme 19 sind derartgewichtsmässig abgeglichen, dass der Widerstands-Rohling 11 mit einem vorgegebenem Druck gegen die Schleifscheibe 22 gedrückt wird. Die Antriebswellen 13 werden durch die Arme 19 im Zusammenwirken mit den erwähnten (nicht dargestellten) Steuerorganen vom Motor 18 axial so bewegt, dass sie diese Bewegung auf den Widerstands-Rohling 11 übertragen und dadurch bewirken, dass dieser in bezug auf die Schleifscheibe 22, die in ihrer festen Lage ih Drehung versetzt wird, eine Querbewegung ausführt.
Für die Ein- und Auswärtsbewegung der Spannfutter 12 beim Ein- bzw. Ausspannen des Rohlings 11 sind die Arme 19 durch ein Gestänge verbunden, das allgemein mit 25 bezeichnet ist und einen zweiarmigen Hebel 26, einen Lenker 27, der an einem Ende des Hebels 26 angelenkt ist, und einen Lenker 28 umfasst, der am andern Ende des Lenkers 26 angelenkt ist. Der Hebel 26 kann durch nicht dargestellte Mittel um einen Zapfen 29 geschwenkt werden.
Die Schwenkbewegung der Arme 19 um den Zapfen 31 in Fig. 2 wird durch einen Solenoid 32 gesteuert, das am Maschinenrahmen 24 befestigt ist und einen Anker 33 aufweist, der gelenkig mit einem Hebelarm 34 verbunden ist. Der Hebelarm 34 ist mit der Führungsstange 21 gekuppelt und verschwenkt
<Desc/Clms Page number 3>
daher diese Stange bei einer Vertikalbewegung des Ankers 33. Die Schwenkbewegung der genuteten Füh- rungsstange 21 wird auf die Arme 19 übertragen, so dass auch diese, beispielsweise in Richtung dea in
Fig. 2 gezeigten Pfeiles, d. h. von der Schleifscheibe 22 weg, ausschwenken.
Am Aussenumfang jeder Antriebswelle 13 ist ein Schleifring 35 zur elektrischen Verbindung des Wi- derstands-Rohlings 11 mit dem allgemein mit 36 bezeichneten elektrischen Abtastkreis angeordnet. Der elektrische Abtastkreis 36 enthält eine Wheatstone-Brücke 37, einen Gleichstromverstärker 38, ein Re- lais 39 mit Ruhekontakt, eine Spannungsquelle 41 für das Solenoid 32, ein differenzierendes Netzwerk
42, einen gewöhnlichen Verstärker 43, eine Ausstosseinrichtung 44 für fehlerhafte Widerstände und gege- benenfalls eine Registriervorrichtung 45.
Arbeitsweise : Der Widerstands-Rohling 11, in den eine wendelförmige Rille eingeschliffen werden soll, um ihm einen bestimmten Widerstandswert zu erteilen, und der dabei auf Unregelmässigkeiten der
Widerstandsschicht untersucht werden soll, wird in die Spannfutter 12 unter Betätigung nicht dargestellter
Schwenkorgane eingesetzt, durch welche der zweiarmige Hebel 26 des Gestänges 25 im Uhrzeigersinn um den Zapfen 29 geschwenkt wird, wodurch die Arme 19 und die Spannfutter 12 in horizontaler Richtung voneinanderentferntwerden.
Während die Spannfutter 12 diese neuen Lageneinnehmen, wird der Wider- stands-Rohling 11 zentriert in eines der Spannfutter 12 eingesetzt und sodann werden die erwähnten
Schwenkorgane wieder betätigt, um den Hebel 26 des Gestänges 25 entgegen dem Uhrzeigersinn zu ver- schwenken und dadurch die Arme 19 in horizontaler Richtung so zu verstellen, dass sich die Spannfutter
12 gegeneinander bewegen und den Widerstands-Rohling 11 zwischeneinanderaufDrehung einspannen.
Nach dem Einspannen des Widerstands-Rohlings 11 in den Spannfuttern 12 wird ein Ende des Wider- stands-Rohlings 11, wie Fig. 2 im Querschnitt zeigt, an die Schleifscheibe 22 angesetzt. Wie schon er- wähnt, sind die Arme 19 gewichtsmässig, z. B. durch Gegengewichte, derart abgeglichen, dass der Wi- derstands-Rohling 11 an der Schleifscheibe 22 mit einem vorgegebenen Druck anliegt. Vor Beginn des Rillenschleifens werden durch nicht dargestellte Steuerorgane die Antriebswellen 13 so verstellt, dass das linke Ende des Widerstands-Rohlings 11 auf der Schleifscheibe 22 aufsitzt. In diesem Zeitpunkt istdie linke Teleskopwelle 15 axial ausgezogen, die rechte Teleskopwelle 15 hingegen axial zusammengeschoben.
Wenn sich der Widerstands-Rohling 11 in der geschilderten Weise in den Spannfuttern 12 befindet, bildetereinen Zweig der Wheatstone-Brücke 37, weil diese Brücke 37 über die Schleifringe 35. die Antriebswellen 13und die Spannfutter 12 elektrisch mit dem Widerstands-Rohling 11 verbunden ist. Die Ar- me 19sind gegen die Wellen 13 in geeigneter Weise isoliert, damit sie den Widerstands-Rohling 11 nicht kurzschliessen.
Der Widerstands-Rohling 11 bewirkt nun einen Fehlabgleich der Wheatstone-Brücke und demgemäss tritt an der Brückendiagonale eine Spannung auf, diese Spannung wird durch den Gleichstromverstärker 38 verstärkt, der seinerseits an das Relais 39 eine Spannung anlegt. Durch diese Spannung wird der Ruhekontakt des Relais 39 geöffnet, so dass von der Spannungsquelle 41 keine Spannung zum Solenoid 32 gelangen kann und dieses Solenoid daher unerregt bleibt. Wenn das Solenoid 32 nicht erregt ist, so ruht der Widerstands-Rohling 11 auf der Schleifscheibe 22 auf, wie dies in Fig. 2 im Schnitt dargestellt ist.
Während die Antriebswellen 13 ein Ende des Widerstands-Rohlings 11 gegen die Schleifscheibe 22 halten, wird der Vorgang des Rilleneinschleifens begonnen, indem die beiden unabhängigen Motoren 18 eingeschaltet werden, um den Widerstands-Rohling 11 mit konstanter Drehzahl in Drehung zu versetzen, und gleichzeitig damit die nicht dargestellte Antriebseinrichtung für die Schleifscheibe 22 mit konstanter Drehzahl eingeschaltet wird. Auf diese Weise wird in die auf den Träger des Widerstands-Rohlings 11 niedergeschlagene Widerstandsschicht von dem einen Schichtende zum andern hin mit konstanter Geschwindigkeit eine wendelförmige Rille 46 eingeschliffen.
Während des Einschleifens dieser Rille 46 von einem Ende des Widerstands-Rohlings 11 in Richtung zum andern Ende hin wächst der elektrische Widerstand des Widerstands-Rohlings 11 an, bis die Wheatstone-Brücke 37 abgeglichen wird, in welchem Zeitpunkt die Ausgangsspannung dieser Brücke auf den Wert Null absinkt. Beim Verschwinden der Ausgangsspannung der Brücke 37 schliesst das Relais 39 seinen Ruhekontakt. Beim Schliessen dieses Relaiskontaktes wird von der Spannungsquelle 41 an das Solenoid 32 eine Spannung angelegt, wodurch dessen Anker 33 (Fig. 2) nach oben gezogen wird. Dadurch werden der Hebelarm 34, die Arme 19 und die Antriebswellen 13 sowie die Spannfutter 12 mit dem Widerstands-Rohling 11 entgegen dem Uhrzeigersinn, also von der Schleifscheibe 22 weggeschwenkt, wie dies in Fig. 2 durch einen Pfeil angedeutet worden ist.
Während dem Widerstands-Rohling 11 durch das Rilleneinschleifen ein vorbestimmter Widerstandswert erteilt wird. ändert sich der Widerstand mit der Länge des Widerstandsweges. Wenn der niederge-
<Desc/Clms Page number 4>
schlagene Film im Widerstandsweg gleichmässig ist und die übrigen Einflussgrössen, nämlich die Steigung der Rille 46, die Temperatur des Widerstands-Rohlings 11 und die Geschwindigkeit, mit der die Rille 46 eingeschliffen wird, konstant gehalten werden, so ist diese Widerstandsänderung je Längeneinheit kon- stant, d. h. sie hat einen'linearen Verlauf.
Ist der niedergeschlagene Film im Widerstandsweg anderseits nicht gleichmässig und werden die übrigen Einflussgrössen konstant gehalten, so ist die Änderung des Wi- derstandes je Längen- oder Zeiteinheit nicht konstant, d. h. sie hat keinen linearen Verlauf. Eine solche nichtkonstante Änderung des Widerstandes wird durch das differenzierende Netzwerk 42 festgestellt, das mittels der Wheatstone-Brücke 37 an den Widerstands-Rohling 11 angeschlossen ist.
Sobald das differenzierende Netzwerk 42 eine nichtkonstante Widerstandsänderung feststellt, wird ein Signal erzeugt und dem Verstärker 43 zugeführt, der seinerseits ein Steuersignal an die Ausstosseinrichtung 44 abgibt, welche sodann den fehlerhaften Widerstands-Rohling aus der Rillenschleif-und Prüfapparatur ausstösst. Zweckmässig wird im Rahmen der Erfindung überdies ein Registriergerät 45 an den Ausgang des Verstärkers 43 angeschlossen, um alle jene Widerstände zu registrieren, die unregelmässige Widerstandsschichten aufweisen.
In Fig. 4 ist in einem orthogonalen Koordinatensystem der Widerstand in Abhängigkeit vom Widerstandsweg beim Rilleneinschleifen dargestellt. Wenn der Widerstands-Rohling 11 in gleichmässigen Ab- ständenvoneinemBnde zum andern hin gerillt wird, so ergibt sich bei gleichmässiger Ausbildung der Widerstandsschicht ein Diagrammverlauf, bei dem die Widerstandsänderung je Längeneinheit des Wider- standsweges konstant ist, was sich im Diagramm durch eine voll ausgezogene gerade Linie 47 äussert. Ist anderseits die Widerstandsschicht-ungleichmässig, so ist die Änderung des Widerstandes je Längeneinheit nicht konstant ; ein Beispiel hiefür ist im Diagramm durch die unterbrochene Linie 48 angedeutet.
Bei 49 ist das Auftreten von dünnen Stellen in der Schicht angedeutet, während bei 51 das Auftreten einer dicken Stelle in der Schicht erkennbar ist. Im wesentlichen zeigt das differenzierende Netzwerk 42 eine Änderung der Steigung der dargestellten Kennlinie an.
Es versteht sich, dass das beschriebene Verfahren nur den Grundgedanken der Erfindung erläutern soll, im Rahmen der Erfindung aber noch verschiedene Abwandlungen zulässt. Ebenso ist die beschriebene ApparaturnuralsAusführungsbeispielzu werten und das Verfahren nach der hrfindullg ist nicht an die Verwendung dieser Apparatur gebunden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung elektrischer Widerstände durch Ausbildung eines Widerstandsweges auf einem isolierenden Träger, z. B. durch Entfernen eines wendelförmigen Teils einer auf den Träger auf-
EMI4.1
nach der Länge des Widerstandsweges gemessen wird.